Bài giảng Kiến trúc máy tính: Chương 3 - ThS. Phạm Thanh Bình

ộ

ạ

ậ

ế

Ki n trúc máy tính 3

­ 38

ỹ B  môn K  thu t máy tính & m ng –  Khoa CNTT

Ví d  1:ụ

ự

ệ

Hãy th c hi n phép chia

65 cho 2.

Gi

i:ả

ả Th

ng = AL = 32

ươ ố ư

ậ

ạ

ế

Ki n trúc máy tính 3

­ 39

MOV   AX, 65                  MOV   BL, 2                  DIV     BL ế     K t qu :                     S  d  = AH = 1 ỹ ộ B  môn K  thu t máy tính & m ng –  Khoa CNTT

Ví d  2:ụ

ự

ệ

Hãy th c hi n phép chia

­128 cho 4.

Gi

i:ả

ả Th

ng = AL = ­32

ươ ố ư

ậ

ạ

ế

Ki n trúc máy tính 3

­ 40

MOV   AX, ­128                  MOV   BL, 4                  IDIV    BL ế     K t qu :                       S  d  = AH = 0 ỹ ộ B  môn K  thu t máy tính & m ng –  Khoa CNTT

Ví d  3:ụ

ự ệ Hãy th c hi n phép chia ­1024 cho 256.

Gi

i:ả ố ố ị 256 (là m t s  16 bit) nên s  b

+ Vì s  chia b ng  ả ằ ứ ộ ố ứ DX:AX, t c là DX:AX =

chia ph i ch a trong  ­1024.

ọ ẹ

ậ

ố ể ứ   + Nh ng ư ­1024 có th  ch a tr n v n trong thanh ghi  ể ố 32 bit c n ầ

Ki n trúc máy tính 3

­ 41

ỹ B  môn K  thu t máy tính & m ng –  Khoa CNTT

ấ

AX (16 bit), mu n chuy n nó thành s   ử ụ ệ CWD (Convert Word to Double  s  d ng l nh  ạ ấ ể ữ ệ ẽ ệ Word). L nh này s  chuy n d  l u có d u d ng  ộ ạ ữ ệ Word trong AX thành d  li u có d u dài  2 Word  ế trong DX:AX.

ả Th

ng = AX = ­4

ươ ố ư

MOV   AX, ­1024                  CWD                  MOV   BX, 256                  IDIV    BX ế     K t qu :                     S  d  = DX = 0

ộ

ạ

ậ

ế

Ki n trúc máy tính 3

­ 42

ỹ B  môn K  thu t máy tính & m ng –  Khoa CNTT

ệ ượ

Hi n t

ng tràn trong phép chia

Ví d :ụ

ự ệ Hãy th c hi n phép chia 512 cho 2.

Gi i:ả

ế ằ MOV   AX, 512                  MOV   BL, 2                  DIV     BL ả     K t qu  phép chia b ng 256, không th  ch a

ệ ượ

ạ

ộ

ế

Ki n trúc máy tính 3

­ 43

ẽ ư ể ứ ả ng tràn x y ra. Khi  Divide

trong thanh ghi AL: Hi n t ệ ố đó h  th ng s  đ a ra thông báo: “ ậ ỹ B  môn K  thu t máy tính & m ng –  OverFlow”. Khoa CNTT

ố ự ấ

ả

ộ

Bài 3.4 ­ S  th c d u ph y đ ng

ố ự ạ ể

ị  S  th c d ng nh  phân  ễ ố ự  Bi u di n s  th c trên máy tính ố ự ộ  Phép c ng s  th c ố ự  Phép nhân s  th c

ộ

ạ

ậ

ế

Ki n trúc máy tính 3

­ 44

ỹ B  môn K  thu t máy tính & m ng –  Khoa CNTT

ố ự ạ

ị

S  th c d ng nh  phân

Ví d  1:ụ

ạ

ị

Chuy n s

ể ố 0,75 sang d ng nh  phân.

ộ

ạ

ậ

ế

Ki n trúc máy tính 3

­ 45

ỹ B  môn K  thu t máy tính & m ng –  Khoa CNTT

ướ

ế ấ Các b ướ

ớ ầ ượ ph n nguyên ư ậ   Thu đ c = 1,

c ti n hành nh  sau: ầ   + B c 1: L y ph n th p phân nhân v i 2: →              0,75 x 2 = 1,5  ậ  = 0,5 ph n th p phân ầ ầ ướ ủ ế ậ ấ ả ướ + B c 2: L y ph n th p phân c a k t qu  b c

→ Thu đ ầ ượ ph n nguyên c = 1,

ầ

ặ ạ ớ c l p đi l p l i cho t i khi ph n ầ

ộ

ạ

ậ

ế

Ki n trúc máy tính 3

­ 46

ỹ B  môn K  thu t máy tính & m ng –  Khoa CNTT

ậ trên nhân v i 2:ớ               0,5 x 2 = 1,0  ậ  = 0 ph n th p phân ượ ặ   Quá trình trên đ ừ  thì d ng l th p phân = 0 ạ . i

ầ

ả ế  K t qu :  ế ầ ượ t l n l     Vi

ượ ở c

ị

trên vào sau d u ph y c a s  nh  phân:

t các ph n nguyên thu đ ả ủ ố ấ                        (0,75)10 = (0,11)2

ộ

ậ

ạ

ế

Ki n trúc máy tính 3

­ 47

ỹ B  môn K  thu t máy tính & m ng –  Khoa CNTT

Ví d  2:ụ

ạ

ị

Chuy n s

ể ố 4,9 sang d ng nh  phân.

ộ

ậ

ạ

ế

Ki n trúc máy tính 3

­ 48

ỹ B  môn K  thu t máy tính & m ng –  Khoa CNTT

i:ả

ầ

ướ

ầ = 4 và ph n th p     S  trên có ph n nguyên  ư ế

Gi ố phân = 0,9. Các b

ể

ậ c ti n hành nh  sau: ạ

ị

ể

ậ

ạ

ư

ụ

ố

ầ  + Chuy n ph n nguyên sang d ng nh  phân:                           (4)10 = (100)2 ị ầ  + Chuy n ph n th p phân sang d ng nh   phân (gi ng nh  ví d  1):

ộ

ạ

ậ

ế

Ki n trúc máy tính 3

­ 49

ỹ B  môn K  thu t máy tính & m ng –  Khoa CNTT

ậ

ầ

ấ

ướ

ầ

→ ầ

ậ 1, ph n th p phân =

ớ   Ph n nguyên =

→ ầ

ầ

0,8 x 2 = 1,6

Ph n nguyên =

ậ 1, ph n th p phân =

→ ầ

ầ

0,6 x 2 = 1,2

Ph n nguyên =

ậ 1, ph n th p phân =

→ ầ

ầ

0,2 x 2 = 0,4

Ph n nguyên =

ậ 0, ph n th p phân =

→ ầ

ầ

0,4 x 2 = 0,8

Ph n nguyên =

ậ 0, ph n th p phân =

→ ầ

ầ

0,8 x 2 = 1,6

Ph n nguyên =

ậ 1, ph n th p phân =

ẽ

k t thúc vì ph n th p phân không

ầ ộ ố

ượ

ậ ấ ỉ ị c m t s  nh  phân x p x

ế

Ki n trúc máy tính 3

­ 50

B c 1: L y ph n th p phân nhân v i 2:                      0,9 x 2 = 1,8  0,8 ướ B c 2:         0,6 ướ B c 3:         0,2 ướ B c 4:         0,4 ướ B c 5:         0,8 ướ B c 6:         0,6    ...  ộ ạ ậ ỹ B  môn K  thu t máy tính & m ng –  ờ ế  Quá trình này s  không bao gi ỉ ể ể ằ th  b ng 0. Do đó ta ch  có th  thu đ Khoa CNTT ớ ố ậ v i s  th p phân đã cho .

ế

ả

K t qu :

(4,9)10 = (100,11100 1100 1100...)2

ễ ố ự

ể

Bi u di n s  th c trên máy tính

Ví d  1:ụ

ị M = (10,1)2

ầ

ể ượ t là: c vi

ị

ủ ấ ư ậ ả ố ự ạ      Xét s  th c d ng nh  phân sau:                   (b ng ằ ệ ậ 2,5 trong h  th p phân) ế  + S  ố M cũng có th  đ          M = 10,1 x 20 = 1,01 x 21  ị ầ              =  x 2  + Nh  v y ta có th  thay đ i v  trí c a d u ph y

ể ị ủ ố ự ẫ

ộ

ậ

ạ

ế

Ki n trúc máy tính 3

­ 51

ỹ B  môn K  thu t máy tính & m ng –  Khoa CNTT

ằ  nguyên b ng cách  ị ề ầ ỉ ị ổ ị ữ mà giá tr  c a s  th c v n gi ầ đi u ch nh ph n mũ và ph n đ nh tr .

ố ự

ẩ

Chu n hoá s  th c:

ị

ị  Ph n đ nh tr  (Fraction): ấ

ầ

Đ  th ng nh t trong cách bi u di n, ph n

ị

ể ườ

ả

ễ ng ph i

ị ủ các số khác 0 th ệ

ả

ầ ị ượ ọ

ệ ượ

ầ

ẩ

ị

ị

ầ ể ố đ nh tr  c a  ề tho  mãn đi u ki n sau:                        1 ≤ Fraction < 2 ề ả ị    Ph n đ nh tr  tho  mãn đi u ki n trên  c g i là ph n đ nh tr  đã đ

c chu n

đ hoá.

ộ

ạ

ậ

ế

Ki n trúc máy tính 3

­ 52

ỹ B  môn K  thu t máy tính & m ng –  Khoa CNTT

ố ặ ố  ph n mũ có th  là s  âm ho c s

ầ ể ễ ố

ộ ườ

ể ứ ạ ọ ị (g i là  ng.

ươ d ộ ng Bias) vào ph n mũ  đ  nó luôn là s  d ọ ố ươ c l a ch n theo quy t c sau:

ắ ầ ễ Bias đ ể ế     N u đ  dài dãy bít bi u di n ph n mũ là N thì

ậ

ộ

ế

Ki n trúc máy tính 3

­ 53

ụ ế N = 8 thì Bias = 27 – 1 = 127)  ạ

ầ  Ph n mũ (Exponent): ể ự ế     Trên th c t ệ ng. Vi c bi u di n s  mũ âm là ph c t p nên  ườ ng c ng thêm m t giá tr   i ta th ầ ượ ự ộ Bias = 2N – 1 ­ 1           (Ví d : n u  ỹ B  môn K  thu t máy tính & m ng –  Khoa CNTT

Ví d  2:ụ

ố ự ạ ị ầ ị ị M = 0,0001b     Xét s  th c d ng nh  phân sau:  ầ ị     Hãy xác đ nh ph n đ nh tr  và ph n mũ c a ủ M sau

ẩ khi chu n hoá. Gi i:ả

ạ

ậ

ế

Ki n trúc máy tính 3

­ 54

ả ử ể ể ễ ầ s  dùng 8 bít đ  bi u di n ph n mũ: Bias =

M = 0,0001b = 1,0 x 2­4         Fraction = 1,0     Gi 127  → Exponent = ­4 + 127 =123           ỹ ộ B  môn K  thu t máy tính & m ng –  Khoa CNTT

ể

S  th c 32 bít (Short Real):  ẽ ể ố ự     Có nhi u ki u s  th c trong máy tính

, ta s  tìm hi u  ộ

ầ

c chia làm 3 ph n:

ế

ế

ằ

ấ

ằ

Chi m 1 bít, b ng 1 n u d u âm, b ng

ỉ ấ

ị

ị ị: Dài 23 bít (ph n đ nh tr  ch  l y các bít

ả

ả

ố ự ề ứ ể ể ễ ố ự ở cách th c đ  bi u di n s  th c b i m t dãy 32 bít. Dãy  ượ bít đó đ ấ ầ Ph n d u (Sign): ấ ươ ế ng. 0 n u d u d ầ : Dài 8 bít Ph n mũ ị ầ ầ Ph n đ nh tr ướ ấ ấ ằ n m sau d u ph y, vì tr c d u ph y luôn là 1).  30                 23 22                                                                      0

31

Fraction

ậ

ạ

ộ

ế

Ki n trúc máy tính 3

­ 55

Exponent S ỹ B  môn K  thu t máy tính & m ng –  Khoa CNTT

Ví d  1:ụ

ạ

Chuy n s

ể ố 4,9 sang d ng ShortReal.

Gi

i:ả

(4,9)10 = (100,11100 1100 1100...)2 ẩ     Chu n hoá:              4,9 = 1,0011100 1100 1100...x 22

ộ

ạ

ậ

ế

Ki n trúc máy tính 3

­ 56

ỹ B  môn K  thu t máy tính & m ng –  Khoa CNTT

ấ ươ ng)

S = 0 (d u d  Fraction = 0011100 1100 1100... (23 bít)  Exponent = 2 + 127 = 129 = 1000 0001b

31 30                  23 22                                                                        0

0

1 0 0 0   0 0 0 1 0 0 1   1 1 0 0   1 1 0 0   1 1 0 0   1 1 0 0   1 1 0 0

ố ự ạ → S  th c d ng ShortReal:

ộ

ậ

ạ

ế

Ki n trúc máy tính 3

­ 57

ỹ B  môn K  thu t máy tính & m ng –  Khoa CNTT

≈ ế ướ ạ Hay vi i d ng Hex: t d 4,9 40 9C CC CCh

ạ Ví d  2:ụ        Chuy n s ể ố ­ 4,9 sang d ng ShortReal.

Gi

ỉ ở ươ ụ ự ví d  1, ch  khác ấ  bít d u:  S = ng t

i:ả     Cách làm t ấ 1 (d u âm)  → S  th c d ng ShortReal:  ố ự ạ

1

1 0 0 0   0 0 0 1 0 0 1   1 1 0 0   1 1 0 0   1 1 0 0   1 1 0 0   1 1 0 0

31 30                  23 22                                                                        0

ộ

ậ

ạ

ế

Ki n trúc máy tính 3

­ 58

ỹ B  môn K  thu t máy tính & m ng –  Khoa CNTT

≈ ế ướ ạ Hay vi i d ng Hex: t d ­ 4,9 C0 9C CC CCh

ộ

ố ự Phép c ng s  th c ướ ể ộ Các b

c đ  c ng 2 s  th c:

ị ầ

ớ

ầ

i khi ph n

ầ

ị ế

ượ

ẩ

ị ủ ả ả ể

ố  C ng ph n đ nh tr  c a hai s . c.  Chu n hoá k t qu  thu đ ợ ế  Làm tròn k t qu  (đ  phù h p

ố ự ả ủ ố ấ ể ướ  D ch chuy n d u ph y c a s    B c 1: ỏ ơ ự th c có ph n mũ nh  h n cho t ố ằ ủ mũ c a hai s  b ng nhau. ộ ướ  B c 2: ướ  B c 3: ướ  B c 4: ớ ộ v i đ  dài dãy bít)

ộ

ạ

ậ

ế

Ki n trúc máy tính 3

­ 59

ỹ B  môn K  thu t máy tính & m ng –  Khoa CNTT

Ví d :ụ

ự

ệ

ộ

Th c hi n phép c ng gi a

ữ 0.5 và ­0.4375

(hay gi a ữ 1.000 x 2­1 và ­1.110 x 2­2 trong h  ệ

ị

nh  phân)

ộ

ậ

ạ

ế

Ki n trúc máy tính 3

­ 60

ỹ B  môn K  thu t máy tính & m ng –  Khoa CNTT

Gi

i:ả

ướ  B c 1:  ướ  B c 2:  ướ  B c 3: ­1.110 x 2­2 = ­0.111 x 2­1  1.000 x 2­1 + (­0.111 x 2­1) = 0.001 x 2­1  0.001 x 2­1 = 0.010 x 2­2  = 0.100 x 2­3

ướ ầ

= 1.000 x 2­4  ế  B c 4: Vì k t qu  dài đúng 4 bít, nên không c n  làm tròn n a:   ữ

ộ

ậ

ạ

ế

Ki n trúc máy tính 3

­ 61

ỹ B  môn K  thu t máy tính & m ng –  Khoa CNTT

ổ ả T ng = 1.000 x 2­4

ế

ể

ả

ợ

ả   Ki m tra k t qu :      1.000 x 2­4 = 0.0001b = (1/24)10 = 0.0625 ộ ớ ế          Phù h p v i k t qu  phép c ng:                   0.5 + (­0.4375) = 0.0625

ộ

ậ

ạ

ế

Ki n trúc máy tính 3

­ 62

ỹ B  môn K  thu t máy tính & m ng –  Khoa CNTT

ầ ứ

ậ

ộ

ố i thu t và ph n c ng phép c ng s

ả Gi th c:ự

ự

(Sinh viên t

ứ  nghiên c u trong sách  Computer Organization and Design – trang  200, 201)

ộ

ạ

ậ

ế

Ki n trúc máy tính 3

­ 63

ỹ B  môn K  thu t máy tính & m ng –  Khoa CNTT

ố ự Phép nhân s  th c

ố ự Các b

c đ  nhân 2 s  th c: ủ ượ ố ả ừ ế C ng ph n mũ c a hai s  (Chú ý: trên  c ph i tr  đi Bias).

ầ ả ầ

ượ ẩ

ố ớ c. ợ ị ủ ị  Nhân ph n đ nh tr  c a hai s  v i nhau. ả ế  Chu n hoá k t qu  thu đ ớ ộ ả ể ế  Làm tròn k t qu  (đ  phù h p v i đ

ộ

ạ

ậ

ế

Ki n trúc máy tính 3

­ 64

ỹ B  môn K  thu t máy tính & m ng –  Khoa CNTT

ấ ủ ế ị ướ ể ộ ướ  B c 1: máy tính thì k t qu  thu đ ướ  B c 2: ướ  B c 3: ướ  B c 4: dài dãy bít). ướ  B c 5: ả  Xác đ nh d u c a k t qu .

Ví d :ụ

ự

ệ

Th c hi n phép nhân gi a

ữ 0.5 và ­0.4375

(hay gi a ữ 1.000 x 2­1 và ­1.110 x 2­2 trong h  ệ

ị

nh  phân)

ộ

ậ

ạ

ế

Ki n trúc máy tính 3

­ 65

ỹ B  môn K  thu t máy tính & m ng –  Khoa CNTT

Gi

i:ả ướ ộ  B c 1: C ng ph n mũ:  ầ ế ử ụ

­1 + (­2) = ­3 ớ ẽ

ầ     N u s  d ng Bias thì ph n mũ m i s  là:          (­1 + 127) + (­2+127) – 127 = ­3 + 127 = 124 ị

ầ

ị  B c 2: Nhân ph n đ nh tr :

ướ             1.000       x    1.110

ạ

ộ

=>  K t quế

ế

Ki n trúc máy tính 3

­ 66

0000              1000            1000        1000 ậ ỹ B  môn K  thu t máy tính & m ng –         1110000 Khoa CNTT

ả = 1.110000 x 2­3

Gi

i:ả

ế ướ ướ ẩ

­3

ở ạ  d ng chu n: ­3 ế B c 3: K t qu  c a B c 2 đã                        K t qu  = 1.110000 x 2

ả

ế K t qu  = 1.110 x 2 ấ ừ ố ướ ướ

ả ủ ả  B c 4: Làm tròn:    B c 5: Do hai th a s  trái d u nhau, nên Tích  ấ ẽ s  có d u âm:

ộ

ậ

ạ

ế

Ki n trúc máy tính 3

­ 67

ỹ B  môn K  thu t máy tính & m ng –  Khoa CNTT

Tích = ­1.110 x 2­3

ế

ể

ả

ợ

ả   Ki m tra k t qu :      ­1.110 x 2­3 = ­0.001110b =  ­0.00111b                         = (­7/25)10 = ­0.21875 ớ ế             Phù h p v i k t qu  phép nhân:                 0.5 x (­0.4375) = ­0.21875

ộ

ậ

ạ

ế

Ki n trúc máy tính 3

­ 68

ỹ B  môn K  thu t máy tính & m ng –  Khoa CNTT

ầ ứ

ậ

ố i thu t và ph n c ng phép nhân s

ả Gi th c:ự

ự

(Sinh viên t

ứ  nghiên c u trong sách  Computer Organization and Design – trang  205)

ộ

ạ

ậ

ế

Ki n trúc máy tính 3

­ 69

ỹ B  môn K  thu t máy tính & m ng –  Khoa CNTT

ế

ầ

H t Ph n 3

ộ

ậ

ạ

ế

Ki n trúc máy tính 3

­ 70

ỹ B  môn K  thu t máy tính & m ng –  Khoa CNTT